Рекомендация МСЭ-R BT.1885 Методы объективного измерения воспринимаемого качества изображения, предназначенные для цифрового вещательного телевидения стандартной четкости, при наличии эталонного сигнала c уменьшенной полосой частот (стр. 11 )

                       nActSrc = (nActSrc + nActSrc2)/2; // Среднее значений активности

                       nDiff = 0;

                       for(int jj=0;jj<8; jj++){

                               nDiff += abs(lpRec[7+jj*nWidth] - lpRec[8+jj*nWidth]);

// Разница значений яркости на границе

                       }

                       nDiff/= 8;

                       dBlock += (double)nDiff/(double)(nActSrc+1);

                       nMB++;

               }

       }

       return (double)dBlock/(double)nMB;

}

6        Информационные справочные документы

[1]        SMPTE 170M, "SMPTE Standard for Television – Composite Analog Video Signal – NTSC for Studio Applications", Society of Motion Picture and Television Engineers.

[2]        ITU-T Recommendation J.143 – User requirements for objective perceptual video quality measurements in digital cable television.

Приложение C

Модель C: Метод с использованием эталонного сигнала
с уменьшенной полосой частот, разработанный NTIA

1        Базовая информация

В период 2003–2004 годов Национальное управление по связи и информации США (NTIA) разработало две модели оценки качества изображения (VQM) с использованием эталонного сигнала с уменьшенной полосой частот (RR), приблизительно 12–14 кбит/с, для дискретизованного изображения, соответствующего Рекомендации МСЭ-R BT.601 [1]. Эти модели получили названия "узкополосная VQM" и "скоростная узкополосная VQM". Скоростная узкополосная VQM представляла собой эффективную в вычислительном отношении версию узкополосной VQM. Скоростная узкополосная VQM примерно в четыре раза быстрее, поскольку она осуществляет извлечение пространственных свойств из видеокадров, которые заранее усреднены, а не извлечение пространственных свойств непосредственно из видеокадров ITU?R BT.601. Дополнительная экономия вычислительных ресурсов в случае скоростной узкополосной VQM достигается благодаря обработке временных свойств информации (т. е. движения) на основании случайной подвыборки пикселей в канале яркости Y вместо использования всех пикселей во всех трех видеоканалах (Y, Cb и Cr). Обе VQM на протяжении нескольких лет входят в состав наших программных инструментов VQM и могут без ограничений применяться как для коммерческих, так для некоммерческих приложений. Двоичные исполняемые версии этих инструментов VQM и их соответствующие исходные коды доступны для загрузки [2].

Поскольку NTIA намеревалось представить как узкополосную VQM, так и скоростную узкополосную VQM на испытания ТВ с эталонным сигналом с уменьшенной полосой частот (RRTV) для независимой оценки Группой экспертов по качеству видеосигнала (VQEG), NTIA представило их в различных категориях скорости, несмотря на идентичные требования к скорости RR. NTIA представило узкополосную VQM в категории 256k, а скоростную узкополосную VQM – в категории 80k, поскольку ожидалось, что показатели работы узкополосной VQM будут выше показателей скоростной узкополосной VQM. Обе VQM использовали алгоритм калибровки RR, представленный в Рекомендации МСЭ-Т J.244 [3]. Для этого алгоритма калибровки требуется примерно от 22 до 24 кбит/с ширины полосы RR для получения оценок временнoй задержки, пространственного сдвига, пространственной градации, усиления и сдвига уровня.

Интересный результат оценочных испытаний VQEG RRTV [4] заключается в том, что показатели работы скоростной узкополосной VQM превысили показатели узкополосной VQM в испытании как для формата 525, так и 625 строк. Это вызывает интерес, так как означает, что извлечение пространственных свойств из усредненных кадров эффективнее, чем их извлечение из неусредненных кадров. Далее предстоит изучить, справедлив ли этот результат для других наборов данных. В настоящее время NTIA не видит оснований стандартизировать обе модели, ввиду чего в настоящем Приложении описывается только скоростная узкополосная VQM.

2        Введение

В настоящем Приложении приводятся описание и машинная программа для скоростной узкополосной VQM NTIA. Скоростная узкополосная VQM NTIA использует методы, аналогичные методам общей VQM NTIA, описание которой содержится как в Рекомендации МСЭ-Т J.144 [5], так и в Рекомендации МСЭ-R BT.1683 [6]. Скоростная узкополосная VQM использует свойства RR со значительно меньшей шириной полосы, чем используемая в общей VQM NTIA, но процесс извлечения свойств и сравнения аналогичен для обеих. Для дискретизованного изображения, соответствующего Рекомендации МСЭ-R BT.601 [1], скоростная узкополосная VQM использует свойства RR, для которых требуется примерно 12–14 кбит/с ширины полосы передачи. В настоящем Приложении описывается только скоростная узкополосная VQM, поскольку ее являющиеся дополняющими алгоритмы калибровки с узкой полосой частот подробно описаны в Рекомендации МСЭ-Т J.244 [3]. Вместе с тем для полноты машинная программа в настоящем Приложении включает как скоростную узкополосную VQM, так и связанные с ней алгоритмы калибровки с узкой полосой частот. Машинная программа содержит также примеры функций квантования для свойств, используемых при калибровке с узкой полосой частот (эти функции квантования не являются частью Рекомендации МСЭ-T J.244).

3        Описание скоростной узкополосной VQM

3.1        Обзор VQM

Описание VQM охватывает три основных области:

1)        узкополосные свойства, которые извлекаются из исходного и обработанного видеопотоков;

2)        параметры, являющиеся результатом сравнения исходных и обработанных потоков свойств;

3)        расчет VQM, в котором сочетаются различные параметры, каждый из которых измеряет отдельный аспект качества изображения.

В том что касается технических подробностей, в настоящем описании используются имеющиеся справочные документы.

3.2        Описание свойств

3.2.1        Обзор свойств

Скоростная узкополосная VQM использует три типа свойств: цветовые, пространственные и временные. Каждое из этих свойств выражает в количественном отношении воспринимаемые искажения в соответствующей области. Подпрограмма "model_fastlowbw_features" в приведенном примере программы обеспечивает полное математическое описание характеристик, используемых скоростной узкополосной VQM.

3.2.2        Цветовые свойства

Цветовые свойства – это те же свойства fCOHER_COLOR, что и используемые общей VQM NTIA. Эти свойства подробно описываются в Приложении D.7.3 к Рекомендации МСЭ-T J.144. Свойства fCOHER_COLOR обеспечивают двухмерное векторное измерение количества информации о цветности по синему и красному цвету (CB, CR) в каждой S-T зоне. Таким образом, свойства fCOHER_COLOR чувствительны к искажению цвета. Свойства fCOHER_COLOR скоростной узкополосной VQM NTIA извлекаются из пространственно-временнoй (S-T) зоны размером 30 вертикальных линий на 30 горизонтальных пикселей на 1 с времени (т. е. 30 ? 30 ? 1 с), в то время как в общей VQM NTIA используются размер зоны S-T 8 ? 8 ? 1 кадр.

3.2.3        Пространственные свойства

Пространственные свойства – это те же свойства fSI13 и fHV13, что и используемые общей VQM NTIA. Эти свойства подробно описываются в Приложении D.7.2.2 к Рекомендации МСЭ-T J.144. Свойства fSI13 и fHV13 обеспечивают измерение количества и углового распределения пространственных градиентов в пространственно-временных (S-T) подзонах изображений в канале яркости (Y). Таким образом, свойства fSI13 и fHV13 чувствительны к пространственным искажениям, таким как размытость и блокирование.

Свойства fSI13 и fHV13 скоростной узкополосной VQM NTIA извлекаются из пространственно-временнoй (S-T) зоны размером 30 вертикальных линий на 30 горизонтальных пикселей на 1 секунду времени (т. е. 30 ? 30 ? 1 с), тогда как в общей VQM NTIA используется размер зоны S-T 8 ? 8 ? 0,2 с. Наряду с этим для экономии вычислений изображения 1 с в канале яркости Y заранее усредняются по времени до применения двухмерных фильтров коррекции контуров 13 ? 13, описываемых в Приложении D.7.2.1 к Рекомендации МСЭ-T J.144.

Одна дополнительное пространственное свойство извлекается из 1 с предварительно усредненных изображений в канале яркости (Y). Этим свойством является средний уровень яркости каждой зоны S-T 30 ? 30 ? 1 с (здесь обозначается как fMEAN). Назначение свойства fMEAN – обеспечить функцию взвешивания восприятия уровня яркости для потери пространственной информации (SI), измеряемой с помощью свойств fSI13 и fHV13. Это описывается в разделе, посвященном описанию параметров.

3.2.4        Временные свойства

Из набора цветовых и пространственных свойств, описанных выше, можно получить существенные оценки воспринимаемого качества изображения. Вместе с тем, поскольку S-T зоны, из которых извлекаются эти свойства, охватывают большое число видеокадров (т. е. 1 с видеокадров), они, как правило, нечувствительны к кратким временным искажениям изображения. Такие искажения могут быть следствием шума или ошибок цифровой передачи; и, несмотря на краткость, они могут оказывать существенное влияние на воспринимаемое качество изображения. Таким образом, для количественного выражения восприятия временных искажений используется свойство RR, основанное на времени. С помощью этого свойства измеряется абсолютная временнaя информация (ATI), или движение, в плоскости изображения в канале яркости Y и рассчитывается следующим образом: